超级电容器储能装置研究

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1、第30卷第008期电网技术Vol.30No.0082006年004月PowerSystemTechnology000Apr.2006文章编号：1000-3673（2006）0008-00000092-0005中图分类号：TM531.4文献标识码：A学科代码：470·4031超级电容器储能装置研究张慧妍，韦统振，齐智平（中国科学院电工研究所，北京市海淀区100080）AnalysisandDesignofUltracapacitorEnergyStorageZHANGHui-yan，WEITong-zhen，QIZhi-ping（Inst

2、ituteofElectricalEngineering，ChineseAcademyofSciences，HaidianDistrict，Beijing100080，ChinaABSTRACT:Ultracapacitorcanbeusedasenergystorage善电能质量，提高供电的稳定性及可靠性。在配电elementinpowerqualityadjustmentdeviceofdistribution系统及可再生能源系统中，储能技术已受到越来越networkandprovidesnecessaryenergybufferi

3、ng.Theworking多的重视，储能装置已在英、美、德等国安装并使principleofconstantvoltagebi-directionalpowerflowin[1-8]用。ultracapacitorenergystoragedeviceisanalyzedindetailandcorrespondingsystemmodelisestablished.Accordingtothe超级电容器是无源新型电力储能器件。与其它featureofultracapacitorthemethodtodesignultracapacit

4、or储能技术如飞轮储能，超导储能、传统静电电容储energystoragedeviceisgiveninwhichtheoccurrenceof能相比，超级电容器储能具有较高的功率密度，合system’snonstationarypoleofopen-looptransferfunctionis适的能量密度，很高的充放电速率。此外，超级电effectivelyavoided,andsmoothshiftbetweentheenergy容器还具有控制方便、转换效率高、工作温度范围storagemodalityandenergyreleas

5、emodalityisrealizedby宽、无污染等优点。用超级电容器做电能质量调节unifiedcontroller.Testingresultsshowthatthiscontrolstrategyiseffectiveandfeasible.装置的储能单元，在电压波动期间可通过功率变换器传递有功功率，吸收或释放电能，改善输出电压，KEYWORDS：ultracapacitor；powerenergystorage；[9-13]bi-directionalDC/DCconverter；unifiedcontroller；contr

6、ol满足用户的要求。strategy文献[13-14]研究了超级电容器储能系统的设计方案，但未考虑能量正、反方向流动时对控制器摘要：超级电容器可作为配电网电能质量调节装置的储能单设计的影响及正、反方向功率流动的切换。能量单元，提供必要的能量缓冲。详细分析了超级电容器储能装置的恒压双向功率流工作原理，建立了相应的系统模型，并根向流动条件下设计的控制器并不适用于能量双向据超级电容器的特点，给出了超级电容器储能装置的设计方流动的场合。文献[15]在降低对电流环稳定性要求法，有效地规避了系统开环传递函数不稳定极点的出现。还的条件下实现了系统稳定

7、。本文则利用超级电容器采用统一控制器实现了储能、释能工作模态的平滑切换，实单体串并联灵活的特点，分别从主功率电路、控制验结果证明了该控制策略的有效性和可行性。器两方面对储能系统进行分析设计，实现了双方向功率流动时系统状态的稳定和平滑切换。关键词：超级电容器；电力储能；双向直流/直流变换器；统一控制器；控制策略1储能系统组成及工作原理0引言1.1超级电容器电力供给与需求在时间和空间上存在差异，建超级电容器是介于传统蓄电池与传统静电电容立储能系统进行电力的控制、调节、分配，可以实器之间的新概念能量储存器件。与传统静电电容器现对能源的合理、高

8、效利用。能量转换与储存技术相比，它具有更高的比电容，能量密度为传统静电是新型节能技术，虽不能表征为能量源，但可以改电容器的10倍以上；与传统蓄电池相比，超级电容器具有更大的功率密度(10倍以上)，充电时间短